Взаимодействие 3-арилметилиден-3Н-пиррол-2-онов с диазоуксусным эфиром

УДК 547.745:547.022.14.

Тематические направления :Химия биологически активных веществ

Взаимодействие 3-арилметилиден-3Н-пиррол-2-онов с диазоуксусным эфиром

*+, ,

ФГБОУВПО Саратовский государственный университет имени

012, Саратов, Россия

Тел.: [phone] E-mail: *****@***ru

Ключевые слова: 3Н-пиррол-2-он, диазоуксусный эфир, диазосоединения, пиридин-3-он.

Аннотация

Проведено взаимодействие 3-арилметилиден-3Н-пиррол-2-онов с диазоуксусным эфиром при нагревании до 600С в хлороформе.

Показано, что в выбранных условиях реализуется атака диазоуксусного эфира по атому углерода карбонильной группы субстратов. Реакция сопровождается расширением цикла и образованием 2-карбэтокси-4-Ar1-3-гидрокси-6- Ar -1,4-дигидропиридинов. Другие возможные направления реакции не реализуются.

Структура конечных продуктов доказано с привлечением данных ИК, ЯМР1Н спектроскопии.

Химические превращения с участием алифатических диазосоединений широко используются в органическом синтезе. При этом наибольшее синтетическое применение находят реакции диазосоединений с различными ненасыщенными субстратами, приводящие к продуктам циклопропанирования или 1,3-диполярного циклоприсоединения.

В зависимости от условий реакции алифатические диазосоединения могут выступать как источниками карбенов, так и 1,3-диполями, могут реагировать как электрофилы и нуклеофилы, как кислоты и основания, они являются реагентами в реакциях алкилирования, реакциях сужения и расширения циклов.

В качестве диазосоединения был выбран диазоуксусный эфир, который достаточно легко можно получить по методике, разработанной Курциусом, посредством реакции диазотирования этилового эфира аминоуксусной кислоты /1/.

При взаимодействии 3-арилметилиден-3Н-пиррол-2-онов с диазоуксусным эфиром можно было ожидать разнообразных превращений: [1,3]-диполярное циклоприсоединение по двойной углеродной связи гетероцикла, атака по карбонильной группе с образованием эпокси производных атака по экзоциклической двойной углеродной связи, расщепление цикла за счет внедрения в наиболее лабильные связи цикла (С-N, С-Н и N-H).

При проведении реакции в мягких условиях ожидалось присоединение диазоуксусного эфира по двойной связи гетероцикла, либо по экзоциклической С=С связи по типу 1,3-диполярного циклоприсоедения с сохранением диазогруппы и образованием пиразолинового кольца.

Однако было показано, что в мягких условиях (0-20 0С) взаимодействие не происходит, вероятно, из-за влияния сложноэфирной группы, которая понижает нуклеофильную силу диазоуксусного эфира за счет образования устойчивой системы сопряжения и не позволяет провести реакцию в мягких условиях.

Проведение взаимодействия при 60 °С в хлороформе в течение 8-10 часов в избытке диазоуксусного эфира позволило выделить продукты, которые по данным элементного анализа и спектральным характеристикам определены нами как 2-карбэтокси-4-Ar1-3-гидрокси-6- Ar -1,4-дигидропиридин (7-12).

В ИК-спектрах соединений 7-12 отмечены интенсивные полосы поглощения карбонильной группы при 1765-1770см-1, сложноэфирной группы проявляется в области 1765-1770 см-1, сопряженных двойных связей в области 1624-1631 см-1 и полосы поглощения связи NH 3175-3183 см-1.

В спектрах ЯМР1Н соединения 7-12 отмечены два сигнала винильных протонов 6,52-6,58, 7,15-7,21 м. д., мультиплеты протонов ароматических колец 7,18-7,67 м. д., протон у атома азота при 8,35-841 м. д., сигналы протонов сложноэфирной группы при 1,45-1,57 м. д. и 4,18-4,36 м. д., В области 10,30-10,41 м. д. наблюдается синглет, который отнесен нами к протону гидроксильной группы.

Из-за наличия в структуре полученных соединения 7-12 кето-енольной таутомерии, а также на основании спектральных данных можно предположить существование нескольких изомерных форм.

На основании данных ИК-спектра записанного в таблетках KBr сделан вывод о существование соединения 7-12 в кетоформе А. В спектре ЯМР1Н записанного в полярном растворителе (CDCL3) позволяет сделать вывод о смещение равновесия в полярном растворителе в сторону енольной формы В. Вывод сделан на основе отсутствия сигнала метинового протона и наличие сигнала протона гидроксильной группы при 10,30-10,41 м. д.

Образование пиридинона возможно по следующему предполагаемому механизму: наибольший частичный положительный заряд находится на атоме углерода карбонильной группы. Следовательно, именно в это положение будет направлена атака нуклеофильного центра диазоуксусного эфира, что сопровождается расщеплением кольца по связи С2-О и образованием промежуточного цвиттер-иона, который в полярных растворителях склонен к элиминированию молекулы азота за счет поляризации связи С-N. Последующая гетероциклизация цвиттер-иона приводит к образованию пиридин-3-она с выходами 60-70%.

Не исключалась возможность стабилизации интермедиата за счет образования эпоксисоединений. Однако, как уже было сказано, на основе физико-химических характеристик показано, что направление В не реализуется.

Таким образом, проведенные экспериментальные исследования показали, что диазоуксусный эфир селективно реагирует с 3-арилметилиден-пиррол-2-онами по карбонильной группе пирролинона, что сопровождается расщеплением цикла, элиминированием азота и образованием пиридиноновой структуры. Другие возможные направления взаимодействия в выбранных условиях не реализуются.

Экспериментальная часть

Контроль за ходом реакции, качественный анализ состава реакционных смесей, определение индивидуальности и идентификация выделяемых соединений осуществлялись с помощью тонкослойной хроматографии, элементного анализа ИК, ЯМР 1Н спектроскопии.

ИК спектры снимали на ИК Фурье - спектрометре ФСМ-1201 в вазелиновом масле, в таблетках KBr.

Спектры ЯМР записаны на приборах Bruker AM-200 при 20-25°С. Рабочая частота для спектров ЯМР1Н –200 МГц, Внутренний стандарт - тетраметилсилан, растворители - дейтерохлороформ, диметилсульфоксид-d6.

2-этоксикарбонил-4-(R-фенилметилиден)-6-Ar-пиридин-3-оны (7-12)Общая методика. В плоскодонную колбу объёмом 50 мл, снабженную обратным холодильником, помещают 0,0015 моль 3-арилметилиден-3Н-пиррол-2-она (1-6), 0,0015 моль диазоуксусного эфира, добавляют 20 мл хлороформа. Реакционную смесь нагревают при постоянном перемешивании на магнитной мешалке в течение 8-10 часов. Выпавшие кристаллы офильтровывают и перекристаллизовывают из этанола.

2-карбэтокси-4-фенилиден-3-гидрокси-6-фенил-1,4-дигидропиридин (7). Выход 74%. Тпл= 231-233 оС. C21H19NO3 Найдено, %: С 75.83; Н 5.86; N 4.03. Вычислено, % : С 75.66; H 5.74; N 4.02. ИК (см-1): н C=O = 1775 , н –СООС2Н5 =1766, н N-H=3155, н C-N=1522, н =СН-Ar =1620 ЯМР 1Н д (м. д.): 1.31 (т, 3Н, СН3), 2.32 (с, 3Н, СН3), 4.15 (кв, 2Н, СН2), 6.76, 7.21 (с, 1Н, =СН); 7.33-8.11 (м, 9Н, Ar), 8.02 (с, 1Н, NH), 9.64 (c, 1H, OH)

2-карбэтокси-4-(3-нитрофенилиден)-3-гидрокси-6-(4-метилфенил) -1,4-дигидропиридин(8). Выход 82%. Т. пл. 230-231оС. C22H20N2O5Найдено, %: С 61,41; Н 4,51; N 6,66. Вычислено, % : С 61,93; H 4,76 ; N 6,94. ИК (см-1): н C=O = 1776 , н –СООС2Н5 =1765, н N-H=3175, н C-N=1530, н =СН-Ar =1624. ЯМР 1Н д (м. д.): 1.35 (т, 3Н, СН3), 2,48 (с, 3Н, СН3), 4.15 (кв, 2Н, СН2), 6,52, 7,15 (с, 1Н, =СН); 7,18-8,1 (м, 8Н, Ar), 8,36 (с, 1Н, NH), 10,41 (c, 1H, OH)

2-карбэтокси-4-фенилиден-3-гидрокси-6-(4-метилфенил)-1,4-дигидропиридин(9). Выход 85%. Т. пл. 231-233оС. C22H21NO3 Найдено, %: С 82,69; Н 6,03; N 4,66. Вычислено, % : С 82,27; H 6,05; N 4,23. ИК (см-1): н C=O = 1776 , н –СООС2Н5 =1765, н N-H=3175, н C-N=1530, н =СН-Ar =1624. ЯМР 1Н д (м. д.): 1.30 (т, 3Н, СН3), 2,35 (с, 3Н, СН3), 4.12 (кв, 2Н, СН2), 6,51, 7,26 (с, 1Н, =СН); 7,28-7,57 (м, 8Н, Ar), 7,69 (с, 1Н, NH), 9,48 (c, 1H, OH)

2-карбэтокси-4-(2-хлорфенилиден)-3-гидрокси-6-(4-метилфенил)-1,4-дигидро пиридин(10). Выход 73%. Т. пл. 225-227оС. C22H20ClNO3. Найдено, %: С 61,41; Н 4,51; N 6,66. Вычислено, % : С 61,93; H4,76 ;N 6,94. ИК (см-1): н C=O = 1776 , н –СООС2Н5 =1765, н N-H=3175, н C-N=1530, н =СН-Ar =1624. ЯМР1Н д (м. д.): 1.35 (т, 3Н, СН3), 2,40 (с, 3Н, СН3), 4.10 (кв, 2Н, СН2), 6,52, 7,10 (с, 1Н, =СН); 7,25-8,27 (м, 8Н, Ar), 8,24 (с, 1Н, NH), 10,17 (c, 1H, OH)

2-карбэтокси-4-(2-нитрофенилиден)-3-гидрокси-6-(4-метилфенил) -1,4-дигидропиридин(11). Выход 64%. Т. пл. 234-236оС. C22H20N2O5 Найдено, %: С 61,41; Н 4,51; N 6,66. Вычислено, % : С 61,93; H4,76 ;N 6,94. ИК (см-1): н C=O = 1776 , н –СООС2Н5 =1765, н N-H=3175, н C-N=1530, н =СН-Ar =1624. ЯМР 1Н д (м. д.): 1.35 (т, 3Н, СН3), 2,48 (с, 3Н, СН3), 4.15 (кв, 2Н, СН2), 6,52, 7,15 (с, 1Н, =СН); 7,18-8,1 (м, 8Н, Ar), 8,36 (с, 1Н, NH), 10,41 (c, 1H, OH)

2-карбэтокси-4-(2-хлорфенилиден)-3-гидрокси-6-фенил-1,4-дигидропиридин(12). Выход 78%. Т. пл. 223-225оС. C21H18ClNO3Найдено, %: С 68.60; Н 4.91; N 3.53. Вычислено, % : С 68.57; H 3.71 ;N 6.94. ИК (см-1): н C=O = 1777 , н –СООС2Н5 =1767, н N-H=3165, н C-N=1534, н =СН-Ar =1593. ЯМР 1Н д (м. д.): 1.36 (т, 3Н, СН3), 4.18 (кв, 2Н, СН2), 6,72, 7,25 (с, 1Н, =СН); 7,14-8,06 (м, 9Н, Ar), 8,29 (с, 1Н, NH), 10,23 (c, 1H, OH).